一种油烟净化装置及方法

技术领域

本发明属于油烟处理技术领域，涉及一种油烟净化装置及方法。

背景技术

餐饮行业排放的油烟目前已成为空气污染的重要来源之一，油烟中含有的污染物主要包括颗粒物以及气态有机污染物，前者是PM2.5的来源之一，容易引起雾霾等问题，后者含有多种有机成分，包括烷烃、烯烃、芳香烃、醛酮、酸酯、醇及极少量的多环芳烃等，且其成分和浓度因食用油种类、烹饪温度、烹饪方法、食材等不同而有较大差异，反应过程中产生的有机物可能还会进一步发生二次反应生成毒性或者难以降解的有机物。

为解决油烟对环境造成的污染，通常需要在烟道上设置油烟净化装置来处理油烟，对应不同的油烟净化方法，例如过滤法、机械净化法、静电沉积法、洗涤吸收法等；其中过滤法只能在一定程度上处理油烟，但容易堵塞，需要经常更换；静电法虽然去除油烟颗粒的效率相对较高，但该方法容易产生臭氧，造成二次污染，且电能耗量大；而上述方法虽然均能对油烟中的油滴和颗粒进行净化，但并未针对挥发性有机物进行，难以满足排放要求。

针对油烟中挥发性有机物的处理，目前比较成熟的治理方法，包括吸附法、吸收法、生物法、等离子体法，催化氧化法等，但上述方法均存在各自的缺陷，或者所需条件较为苛刻，难以直接应用于油烟处理设备，或者是需要经常更换吸附剂等，因而还需要选择合适的处理方法；光催化技术作为一种新型催化技术，对于VOCs成分有较好的催化降解能力，但其受光照条件影响，目前在油烟处理中的应用不多。

CN 106345296A公开了一种基于TiO

CN 207674525U公开了一种光催化油烟净化器，包括壳体、过滤装置和光催化装置；壳体设置有相互连通的油烟进口和油烟出口，油烟进口和油烟出口之间依次设置有过滤装置和光催化装置，过滤装置设置有若干级滤网，光催化装置设置有若干组催化单元，每组催化单元内设置有若干载有光催化剂的催化板。该净化器中过滤装置和光催化装置分开设置，同样采用紫外光催化分解，催化效率有限，且该设备无法起到抗菌作用，容易产生异味，造成其他污染问题。

综上所述，对于油烟的净化处理，还需要选择合适的装置结构以及净化工艺，以实现油烟成分的充分去除，且具备较强的抗菌性能，能够实现油烟即时处理，处理效率较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种油烟净化装置及方法，所述油烟净化装置通过过滤层网的设置，在光催化层的两侧均设置过滤网，在光催化分解挥发性有机物的前后均去除颗粒物等组分，避免油烟对光催化剂活性的影响，同时光催化在可见光条件下进行，可有效降低能耗，且不造成二次污染；金属网还可起到抗菌抗病毒的作用，有效避免细菌及病毒在烟道中的滋生及传播。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种油烟净化装置，所述油烟净化装置包括壳体以及纵向设置于壳体内的过滤层网，所述壳体的部分表面由透明板材构成，所述过滤层网平行间隔设置，至少包括两块，与油烟流动方向垂直；

所述过滤层网包括平行设置的三层结构，两侧外层均为抗菌抗病毒金属网，中间层为光催化层。

本发明中，所述油烟净化装置的主要功能部件为过滤层网，壳体则是提供油烟处理的反应区域，透明表面则是为了便于可见光的照射，通过将过滤层网的层状结构设计，在光催化层两侧均设置过滤网，既能起到对油烟的初步净化，去除大部分颗粒物、油滴等，避免颗粒物可能造成光催化剂的失活，同时过滤网选择抗菌抗病毒材料，可有效避免因油烟污染物聚集而容易滋生的细菌或病毒传播问题；而过滤层网设置多块，有助于处理各类浓度的油烟，能够实现油烟充分净化；所述油烟净化装置结构简单，操作简便，成本较低，应用前景较广。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述壳体上与过滤层网平行的两个侧面上分别设有油烟入口和净化气体出口。

优选地，所述壳体呈四棱柱形或圆柱形，优选为长方体形。

优选地，所述壳体的侧面由透明板材构成，所述透明板材包括透明玻璃。

本发明中，所述壳体的结构一般为直筒形结构，便于油烟的流通，也便于可见光的照射。

作为本发明优选的技术方案，相邻两块过滤层网间的距离相等。

优选地，所述过滤层网中每层抗菌抗病毒金属网的厚度独立地为1～8mm，例如1mm、2.5mm、4mm、5mm、6.5mm或8mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述抗菌抗病毒金属网的孔径尺寸为2.5～6μm，例如2.5μm、3μm、4μm、4.5μm、5μm或6μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述过滤层网中光催化层的厚度为0.1～50μm，例如0.1μm、2μm、10μm、20μm、25μm、30μm、40μm或50μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述抗菌抗病毒金属网包括抗菌抗病毒铝合金网、抗菌抗病毒铜网或抗菌抗病毒不锈钢网中任意一种，其中光催化层两侧的抗菌抗病毒金属网可选择同一种，也可选择不同的种类。

优选地，所述光催化层为负载光催化剂的载体层。

优选地，所述光催化剂为可见光催化剂。

优选地，所述光催化剂包括改性纳米二氧化钛、稀土掺杂钙钛矿、石墨烯复合钨酸铋、改性纳米氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：改性纳米二氧化钛和稀土掺杂钙钛矿的组合，稀土掺杂钙钛矿和石墨烯复合钨酸铋的组合，改性纳米二氧化钛、石墨烯复合钨酸铋和改性纳米氧化锌的组合，改性纳米二氧化钛、稀土掺杂钙钛矿和石墨烯复合钨酸铋的组合等。

本发明中，所述光催化剂的选择一般是在常规催化剂基础上进行复合或者掺杂等改性操作，主要是为了减小半导体的禁带宽度，使得只能响应紫外光的光催化剂能够在可见光下激发，扩展其应用范围，在太阳光下即可进行催化分解，降低能耗。

优选地，所述载体包括聚丙烯无纺布、活性炭、玻璃纤维网格布或硅胶网格布中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：聚丙烯无纺布和活性炭的组合，玻璃纤维网格布和硅胶网格布的组合，聚丙烯无纺布、玻璃纤维网格布和硅胶网格布的组合，聚丙烯无纺布、活性炭和硅胶网格布的组合等。

优选地，所述光催化层中光催化剂的质量分数为0.1～8wt％，例如0.1wt％、0.5wt％、0.8wt％、1.5wt％、2wt％、2.8wt％、4.5wt％、5wt％、6wt％或8wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述油烟净化装置内还设有可见光光源，所述可见光光源设置于过滤层网之间。

本发明中，所述可见光光源的设置是为了在无太阳光照射时，可以人工光源代替，避免装置在无阳光时无法工作的问题。

优选地，所述过滤层网非固定安装于壳体内，手动拆洗或更换。

另一方面，本发明提供了一种上述装置净化油烟的方法，所述方法包括以下步骤：

将待处理油烟通入油烟净化装置，在可见光条件下，依次经过一次滤网过滤、光催化分解和二次滤网过滤，重复上述过程，最终得到净化油烟。

本发明中，通过将可见光催化剂和三维多层过滤网结构进行集成，光催化剂在可见光照射下，产生高氧化活性的羟基自由基、光氢离子等，将有机污染物进行氧化分解，再结合抗菌抗病毒滤网，去除异味，彻底净化油烟。

作为本发明优选的技术方案，所述待处理油烟的组成包括颗粒物、油滴和VOCs。

优选地，所述VOCs包括烃类化合物、醛酮化合物和酸酯化合物。

优选地，所述待处理油烟通入油烟净化装置时的温度为190～360℃，例如190℃、220℃、250℃、270℃、300℃、330℃或360℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述一次滤网过滤和二次滤网过滤均在抗菌抗病毒金属网上进行。

优选地，所述一次滤网过滤主要去除油烟中的颗粒物和油滴。

优选地，所述二次滤网过滤主要去除光催化氧化后产生的水汽液滴，以及一次滤网过滤由于气体速度太快而未被过滤的油滴和细微颗粒物。

优选地，所述抗菌抗病毒金属网根据金属网材质的不同，由不同的表面处理方式而制得，其中，抗菌抗病毒铝合金网由普通铝合金网经阳极氧化、静电粉末喷涂或氟碳辊涂的方式得到；所述抗菌抗病毒不锈钢网由普通不锈钢网经电泳、阳极氧化或静电粉末喷涂的方式得到；所述抗菌抗病毒铜网由普通铜网经喷塑处理得到。

作为本发明优选的技术方案，所述光催化分解为光催化剂在可见光照射下催化分解油烟中VOCs组分。

优选地，所述光催化剂通过粘结剂负载于载体上构成光催化层。

优选地，所述粘结剂包括硅丙树脂、丙烯酸树脂或聚氨酯中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硅丙树脂和丙烯酸树脂的组合，丙烯酸树脂和聚氨酯的组合，硅丙树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯的组合等。

作为本发明优选的技术方案，所述一次滤网过滤、光催化分解和二次滤网过滤的处理过程在一块过滤层网上完成。

优选地，每块过滤层网上完成一次所述处理过程，所述处理过程的重复次数至少为两次，例如两次、三次或四次等。

优选地，所述过滤层网定时去除清洗或更换。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述装置通过过滤层网的设置以及过滤层网多层结构的划分，在光催化层的两侧均设置过滤网，起到对油烟的初步净化作用，去除大部分颗粒物、油滴等，避免颗粒物可能造成光催化剂的失活，光催化过程在可见光条件下进行，扩展其应用范围，有效降低能耗；

(2)本发明所述过滤网选择抗菌抗病毒材料，可有效避免因油烟污染物聚集而容易滋生的细菌或病毒传播问题，抗菌率达到99.8％以上，抗H1N1和H3N2流感病毒活性率达到99.6％以上，而过滤层网设置多块，有助于处理各类浓度的油烟，能够实现油烟充分净化，VOCs类有机物的降解率达到97％以上；

(3)本发明所述油烟净化装置结构简单，操作简便，成本较低，应用前景较广。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的油烟净化装置的俯视图；

图2是本发明实施例1提供的油烟净化装置的侧视图；

图3是本发明实施例1提供的过滤层网的结构示意图；

其中，1-壳体，2-过滤层网，21-抗菌抗病毒金属网，22-光催化层,3-透明板材。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种油烟净化装置及方法，所述油烟净化装置包括壳体1以及纵向设置于壳体1内的过滤层网2，所述壳体1的部分表面由透明板材3构成，所述过滤层网2平行间隔设置，至少包括两块，与油烟流动方向垂直；

所述过滤层网2包括平行设置的三层结构，两侧外层均为抗菌抗病毒金属网21，中间层为光催化层22。

所述油烟净化的方法包括以下步骤：

将待处理油烟通入油烟净化装置，在可见光条件下，依次经过一次滤网过滤、光催化分解和二次滤网过滤，重复上述过程，最终得到净化油烟。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种油烟净化装置，所述油烟净化装置的俯视图如图1所示，其侧视图如图2所示，包括壳体1以及纵向设置于壳体1内的过滤层网2，所述壳体1的部分表面由透明板材3构成，所述过滤层网2平行间隔设置，包括三块，与油烟流动方向垂直；

所述过滤层网2的结构示意图如图3所示，包括平行设置的三层结构，两侧外层均为抗菌抗病毒金属网21，中间层为光催化层22。

所述壳体1上与过滤层网2平行的两个侧面上分别设有油烟入口和净化气体出口。

所述壳体1呈长方体形，顶面和侧面由透明玻璃构成。

相邻两块过滤层网2间的距离相等。

所述过滤层网2中每层抗菌抗病毒金属网21的厚度独立地为2mm，所述抗菌抗病毒金属网21的孔径尺寸为4μm。

所述抗菌抗病毒金属网21为抗菌抗病毒铝合金网。

所述过滤层网2中光催化层22的厚度为5μm。

所述光催化层22为负载可见光催化剂的载体层，所述光催化剂为改性纳米二氧化钛，载体为聚丙烯无纺布，所述光催化层22中光催化剂的质量分数为5wt％。

所述油烟净化装置内还设有可见光光源，所述可见光光源设置于过滤层网2之间。

所述过滤层网2非固定安装于壳体1内，手动拆洗或更换。

实施例2：

本实施例提供了一种油烟净化装置，所述油烟净化装置包括壳体1以及纵向设置于壳体1内的过滤层网2，所述壳体1的部分表面由透明板材3构成，所述过滤层网2平行间隔设置，包括两块，与油烟流动方向垂直；

所述过滤层网2包括平行设置的三层结构，两侧外层均为抗菌抗病毒金属网21，中间层为光催化层22。

所述壳体1上与过滤层网2平行的两个侧面上分别设有油烟入口和净化气体出口。

所述壳体1呈长方体形，顶面和侧面由透明玻璃构成。

所述过滤层网2中每层抗菌抗病毒金属网21的厚度独立地为8mm，所述抗菌抗病毒金属网21的孔径尺寸为6μm。

所述抗菌抗病毒金属网21为抗菌抗病毒铜网。

所述过滤层网2中光催化层22的厚度为20μm。

所述光催化层22为负载可见光催化剂的载体层，所述光催化剂为石墨烯复合钨酸铋，载体为玻璃纤维网格布，所述光催化层22中光催化剂的质量分数为8wt％。

所述油烟净化装置内还设有可见光光源，所述可见光光源设置于过滤层网2之间。

所述过滤层网2非固定安装于壳体1内，手动拆洗或更换。

实施例3：

本实施例提供了一种油烟净化装置，所述油烟净化装置包括壳体1以及纵向设置于壳体1内的过滤层网2，所述壳体1的部分表面由透明板材3构成，所述过滤层网2平行间隔设置，包括四块，与油烟流动方向垂直；

所述过滤层网2包括平行设置的三层结构，两侧外层均为抗菌抗病毒金属网21，中间层为光催化层22。

所述壳体1上与过滤层网2平行的两个侧面上分别设有油烟入口和净化气体出口。

所述壳体1呈圆柱形，过滤层网2沿侧线方向依次排列，部分侧面由透明玻璃构成。

所述过滤层网2中每层抗菌抗病毒金属网21的厚度独立地为5mm，所述抗菌抗病毒金属网21的孔径尺寸为2.5μm。

所述抗菌抗病毒金属网21为抗菌抗病毒不锈钢网。

所述过滤层网2中光催化层22的厚度为50μm。

所述光催化层22为负载可见光催化剂的载体层，所述光催化剂为改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌，载体为活性炭，所述光催化层22中光催化剂的质量分数为1.5wt％。

所述油烟净化装置内还设有可见光光源，所述可见光光源设置于过滤层网2之间。

实施例4：

本实施例提供了一种油烟净化方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，包括以下步骤：

将待处理油烟通入油烟净化装置，所述待处理油烟的组成包括颗粒物、油滴和VOCs，所述VOCs包括烃类化合物、醛酮化合物和酸酯化合物，所述待处理油烟的通入温度为280℃，在可见光条件下，依次经过一次滤网过滤、光催化分解和二次滤网过滤，所述一次滤网过滤和二次滤网过滤均在抗菌抗病毒铝合金网上进行，主要去除油烟中的颗粒物和油滴，所述光催化分解为光催化剂在可见光照射下催化分解油烟中VOCs组分，光催化剂通过硅丙树脂粘结剂负载于载体上构成光催化层22，随油烟流动，依次经过不同过滤层网2，上述过程再重复2次，最终得到净化油烟。

本实施例中，采用所述装置净化油烟，以己醛、乙酸乙酯、甲苯为典型的VOCs组分，利用气相色谱仪检测净化前后上述组分的含量，计算得到该三种有机物的平均油烟降解率达到97.3％，而且过滤层网的抗菌抗病毒性能较强，抗菌率达到99.8％，抗H1N1和H3N2流感病毒活性率达到99.6％。

实施例5：

本实施例提供了一种油烟净化方法，所述方法采用实施例2中的装置进行，包括以下步骤：

将待处理油烟通入油烟净化装置，所述待处理油烟的组成包括颗粒物、油滴和VOCs，所述VOCs包括烃类化合物、醛酮化合物和酸酯化合物，所述待处理油烟的通入温度为360℃，在可见光条件下，依次经过一次滤网过滤、光催化分解和二次滤网过滤，所述一次滤网过滤和二次滤网过滤均在抗菌抗病毒铜网上进行，主要去除油烟中的颗粒物和油滴，所述光催化分解为光催化剂在可见光照射下催化分解油烟中VOCs组分，光催化剂通过丙烯酸树脂粘结剂负载于载体上构成光催化层22，随油烟流动，依次经过不同过滤层网2，上述过程再重复1次，最终得到净化油烟。

本实施例中，采用所述装置净化油烟，以己醛、乙酸乙酯、甲苯为典型的VOCs组分，利用气相色谱仪检测净化前后上述组分的含量，计算得到该三种有机物的平均降解率达到98.1％，而且过滤层网的抗菌抗病毒性能较强，抗菌率达到99.9％，抗H1N1和H3N2流感病毒活性率达到99.7％。

实施例6：

本实施例提供了一种油烟净化方法，所述方法采用实施例3中的装置进行，包括以下步骤：

将待处理油烟通入油烟净化装置，所述待处理油烟的组成包括颗粒物、油滴和VOCs，所述VOCs包括烃类化合物、醛酮化合物和酸酯化合物，所述待处理油烟的通入温度为220℃，在可见光条件下，依次经过一次滤网过滤、光催化分解和二次滤网过滤，所述一次滤网过滤和二次滤网过滤均在抗菌抗病毒不锈钢网上进行，主要去除油烟中的颗粒物和油滴，所述光催化分解为光催化剂在可见光照射下催化分解油烟中VOCs组分，光催化剂通过聚氨酯粘结剂负载于载体上构成光催化层22，随油烟流动，依次经过不同过滤层网2，上述过程再重复3次，最终得到净化油烟。

本实施例中，采用所述装置净化油烟，以己醛、乙酸乙酯、甲苯为典型的VOCs组分，利用气相色谱仪检测净化前后上述组分的含量，计算得到该三种有机物的平均降解率达到97.6％，而且过滤层网的抗菌抗病毒性能较强，抗菌率达到99.9％，抗H1N1和H3N2流感病毒活性率达到99.8％。

对比例1：

本对比例提供了一种油烟净化装置及方法，所述装置参照实施例1中的装置，区别仅在于：所述过滤层网2为两层结构，只在光催化层22的前方设置一层抗菌抗病毒金属网21。

所述方法参照实施例4中的方法，区别仅在于：油烟经过过滤层网2时只进行一次滤网过滤和光催化分解。

本对比例中，由于过滤层网2中只设置了一层抗菌抗病毒金属网21，因油烟过滤速度较快，单层过滤网可能造成烟气停留时间短，催化反应不完全，且油烟成分较多，单层过滤造成油烟颗粒去除不完全，从而会造成光催化剂的使用寿命降低，相同条件下油烟的净化率相应降低为78.3％。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述装置通过过滤层网的设置以及过滤层网多层结构的划分，在光催化层的两侧均设置过滤网，起到对油烟的初步净化作用，去除大部分颗粒物、油滴等，避免颗粒物可能造成光催化剂的失活，光催化过程在可见光条件下进行，扩展其应用范围，有效降低能耗；所述过滤网选择抗菌抗病毒材料，可有效避免因油烟污染物聚集而容易滋生的细菌或病毒传播问题，抗菌率达到99.8％以上，抗H1N1和H3N2流感病毒活性率达到99.6％以上，而过滤层网设置多块，有助于处理各类浓度的油烟，能够实现油烟充分净化，VOCs类有机物的降解率达到97％以上；所述油烟净化装置结构简单，操作简便，成本较低，应用前景较广。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置与方法，但本发明并不局限于上述详细装置与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。